一种基于自适应单元删除率的BESO方法

在ESO中采用动态删除率能有效地提高优化效率和稳定性,但现有的动态删除率策略都含有经验参数,确定删除率的过程较为复杂。本文提出了一种用于BESO的无经验参数自适应单元删除率确定方法。通过分析单元删除率对优化稳定性的影响,得到了结构优化过程中单元删除率的理想变化规律和单元灵敏度均匀化信息对删除率的影响情况,并据此分析了经验参数引入的原因,从而构造了评价单迭代步的单元灵敏度均匀化程度指标。然后,基于单迭代步的单元灵敏度均匀化程度指标,构造了全部迭代步信息下的单元灵敏度均匀化程度相对指标,结合单元删除率的推荐范围值,给出了一种自适应于结构优化进程的单元删除率自适应函数。最后,给出了基于自适应单元删除率的BESO方法实现流程。经典算例的结果对比说明,本文方法在保证优化质量相近的情况下,具有更好的优化效率和稳定性。     

基于虚拟材料的T-B梁拓扑优化ESO方法

自从Zhou和Rozvany于2001年以T-B梁(Tie-Beam)问题质疑渐进结构优化方法ESO(Evolutionary Structural Optimization)的算法收敛性以来,结构最优化领域的研究者提出了多种算法以求解决这一问题。T-B梁问题仍是当前结构拓扑优化领域的研究热点,因为现有的各种T-B梁解法或是存有不足或是无法获得满意解答。本文在传统ESO算法中,将虚拟材料引入待删除单元,用以检测结构传力路径是否受到破坏,进而确定单元删除的合理性。算例表明,本文算法可有效防止ESO方法求解T-B梁问题时的失效并获得最优解,且本文算法只需在ESO迭代中附加一次检测,不改变ESO方法的迭代进程和寻优能力。     

一种测试动态应力集中的灰色建模方法

将灰色系统方法理论中的GM（1,1）模型,应用于动态应力集中测试的数据处理,根据应力集中处附近的应变测试值,能方便地求出应力集中处的最大应变值。结果表明,该方法简单,预测精度较高,应用方便。     

一种改进的金属材料的高温动态拉伸实验技术

在旋转盘冲击拉伸实验装置上,利用金属材料自身的导电特性,对试样施加电流.使其在电流作用下发热,实现自加热,形成了试件快速加热而波导杆温升很小的金属材料的动态高温高应变率拉伸实验技术.应用该实验技术获取了45 #钢从室温到1000℃温度范围和应变率650s-1时的材料动态拉伸应力—应变曲线.实验结果表明,45 #钢具有明显的热软化效应,其流动应力和屈服应力随温度的升高而降低.     

冲击载荷下扩展裂纹尖端动态能量释放率分布的焦散线分析

借助高速摄影捕捉裂纹瞬态扩展过程,利用动态焦散线研究了含有裂纹的三点弯曲梁在冲击载荷作用下扩展裂纹尖端的动态能量释放率分布规律;综合分析了裂纹扩展时间、长度、速度,以及扩展裂纹尖端动态应力强度因子与它的变化关系,表明了动态能量释放率在裂纹扩展过程中的驱动作用。     

脆性材料动态强度应变率效应

通过求解波动方程,结合有限结构-时间破坏准则,得到了动态载荷下脆性材料单轴拉伸强度应变 率效应的解析表达式。分析结果表明:材料动态强度的应变率效应具有明显的结构响应特征,即材料动态强 度除与应变率和静态参数相关外,还显著地依赖于外载荷结构及其与材料间的相互作用,因而动态强度不是 表征材料动态破坏的内禀材料性质;此外,由于在不同的外载荷条件下材料将表现出不同的动态强度,这是导 致实验结果离散性大的内在因素。     

研究材料动态卸载的一种实验方法

在SHPB实验数据分析的基础上,提出了用柱锥形弹丸代替纯柱形弹丸研究材料的动态卸载。用所提出的方法对LF6铝材的动态加、卸载响应进行了实验研究,结果表明:柱锥形弹丸可以有效地延长入射脉冲的卸载段,可用来研究材料动态卸载行为。     

一种基于变分法求解结构动态响应的通用逐步递推方法

由于数值仿真方法繁多而且理论不统一又只局限于一种仿真精度,所以不利于工程应用.本文以归纳总结为基点:分别独立给出了一种通用的结构位移和外力的插值函数构造形式;构造了驻值条件与结构动力学平衡方程等价的卷积泛函;给出了可满足不同精度要求的求解结构动态响应的通用逐步递推方法.实例表明:通用逐步递推方法可满足不同仿真精度的要求,适于工程结构响应分析.     

一种基于位错机制的动态应变时效模型

动态应变时效是由位错与溶质原子的相互作用引起的,只考虑位错与位错芯内的溶质原子(位错芯气团)的相互作用,在位错热激活运动机制的Zerilli-Armstrong热粘塑性本构模型的基础上,加以改进,并加入位错和位错芯气团的相互作用的影响,建立了一种可定量描写动态应变时效现象的本构模型.所得到的本构模型以Zerilli-Armstrong模型为基础,不仅可以描写动态应变时效现象,还可以描写金属在很大温度(77K-1000K)和应变率(10-4-104s-1)范围内的力学行为.本构模型对钽的拟合和预测与实验结果有较好的吻合.     

高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为

材料在高速变形过程中常常伴有不同形式的内部缺陷或微损伤的演化。大量的实验观察表明,损伤演化同时依赖于应变、应变率和温度,而且高应变率和低温之间有某种等价性。由此基于热激活机制,提出了同时依赖于应变率和应变的微损伤演化律,及相应的计及损伤弱化效应的率型本构关系。以聚丙烯/尼龙（PP/PA）共混高聚物为例,具体研究了其计及损伤演化的ZWT本构关系,并区分其率相关的本构响应及率相关的损伤演化响应。     

冲击-动力接触问题有限元方法的几点注记

讨论了应用Newmark-β直接积分法求解冲击-动力接触问题在初始接触和初始分离时进行修正的必要性;证明了基于Newmark方法的有效刚度阵的正定性,导出了关于接触力向量的有效柔度方程,从而把动力接触迭代过程凝缩到接触面上,提高了计算的效率;算例包括两杆冲击问题和两圆盘冲击问题。     

Proper application of a kind of matrix construction method in physical parameter identification of dynamic model

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｐｈｙｓｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆａｖｉａｔｉｏｎ,ｓｐａｃｅ,ｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｉｖｉｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ .Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｃｉｖｉｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ,ｔｈｅｐｈｙｓｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｕｓｕａｌｌｙａｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂｙｔｅｓｔｄａｔ…     

一种绸布的冲击拉伸性能实验

采用改进的分离式Hopkinson拉杆测试技术对低强度材料进行动态拉伸。该装置采用铝杆作为透射杆,并且透射杆采用半导体应变片。针对一种芳纶绸布材料,进行了试样两端应力平衡、实验速度、半导体应变片与电阻应变片测量的验证,获得了不同速度下被测材料的本构曲线,并通过高速照相机清楚地观察了试样的整个破坏过程。实验结果表明,设计的实验方法行之有效。

     

基于显式有限元方法的两相介质弹塑性动力反应计算分析

针对增量形式的流体饱和两相多孔介质弹塑性波动方程组,运用基于显式逐步积分格式的时域显式有限元方法对该波动方程组进行求解,并应用基于SMP破坏准则的弹塑性动力本构模型描述两相介质的动力反应性质,对两相介质在输入地震波作用下的弹塑性动力反应进行计算和分析,将计算结果与相应的弹性动力反应的计算结果进行对比;对本文应用的弹塑性...     

DEM与FEM动态耦合算法研究

离散单元法作为一种有效的数值分析方法,能够模拟脆性材料的裂纹扩展及碎片飞散等破坏特性,但是无法从根本上克服计算效率低下的诟病;传统有限单元法具有计算高效稳定的优点,却难以描述脆性材料冲击破坏过程中连续体向非连续体的转化。本文首先提出一种基于罚函数法的改进型离散单元和有限单元耦合方法,以提高耦合分析精度。在此基础上提出了动态耦合算法:即在初始阶段,模型全部为有限单元,当局部即将发生破坏时,仅使即将发生破坏的有限单元及相邻单元自动转化为离散单元,在离散单元区域研究破坏问题。这种算法充分利用有限单元法计算高效的优点,同时最大限度克服了离散单元法计算效率的不足。最后,通过两个简单算例验证了改进型耦合算法和动态耦合算法的有效性。     

基于多重多级动力子结构的瞬态分析方法

提出利用多重多级子结构技术与Newmark算法求解结构动力学方程的高精度算法.该算法利用静凝聚技术列式简单,在凝聚过程中并不引入任何近似的优点,采用子结构周游树技术,分别对每个子结构求解Newmark等效平衡方程,最后通过回代求解得到整体结构的响应.由于该算法考虑了子结构内部自由度对整体求解的贡献,算法实施不受子结构划分方式的限制,因此可以得到系统高阶模态对响应分析的影响.该算法计算精度与传统的全结构求解相当,计算效率高,消耗计算机资源少,且可构造为统一的多重多级子结构综合分析算法框架.数值算例验证了该算法的正确性和有效性.     

基于应变能与频率灵敏度的静动力双目标ESO

当前在运用渐进结构优化(ESO)时,大多仅设定了单一的静力或动力目标,难以满足工程结构设计的需求。为此,将单目标优化常用的应变能灵敏度和频率灵敏度进行无量纲处理,再与多目标优化理论结合,开发出静动力双目标ESO。通过多个不同边界条件的深受弯构件数值算例,证实了新方法的运行稳定性和普遍适用性,同时还得到了静力优化与动力优化间的权重系数比取值建议。有限元对比分析结果表明,该新方法相较于传统的单目标优化,能够兼顾结构的静动力性能,使结构耗材减少但静力刚度基本维持,同时材料利用率和一阶固有频率还能不断提升。     

基于弹塑性模型的群桩-土-结构动力非线性数值分析

提出一种群桩-土弹塑性模型,结合动力文克尔理论,推导出了与桩(筏)-土属性及SSI体系频率相关的各项弹簧-阻尼单元动力阻抗,建立了三维框架土-结构相互作用有限元简化分析模型。针对不同地震激励,在不同桩-土条件下对模型进行了动力非线性时程分析,结果表明,在某些地震动和土-基础条件下,上部结构非线性作用效应结果可能大于固基假定情形,且桩-土弹塑性模型对上部结构柔弱层位置产生影响。应用本文简化方法可以快速、较准确有效地进行复杂的上下部结构动力时程分析及抗震评估。     

基于结构动力修改的桩基检测方法

采用结构动力修改技术研究桩身损伤检测，将其转化为在一定约束条件下拟合桩顶频响函数的优化问题。用遗传算法加以求解。文中给出的数值模拟试验和工程应用实例，显示该方法能在较大范围内可靠地反演出桩身横截面积、桩长、波速等参数，达到检测桩身缺陷的目的，实现测试和分析一体化，使桩基检测易于进行并且结果实用可靠。